1、換熱 器關鍵 術 語折流板- 在管殼式換熱器內等間距排布增大湍流程度，減少熱點。管箱- 安裝在管殼式換熱器入口側用于冷凝器- 用于冷卻和冷凝熱蒸汽的一種傳導- 由分子震動引起的通過固體即無對流- 在流體中由流體流動引起的熱傳逆流- 指兩股流束沿著相反方向流動，錯流- 指兩股流束沿著彼此垂直的方向壓差-進出口之間的壓力差；表示為A 溫差-進出口之間的溫度差；表示為A 固定管板式換熱器-用于指管板與殼體浮頭- 指換熱器上介質返回側管板不與殼體內伸長（浮動）。污垢- 在如冷卻塔和換熱器等設備內表釜式再沸器- 帶有蒸汽分離腔的管殼式分提供高溫，并維持熱平衡。層流- 近乎完整的流線型流動，液流層多管程換

2、熱器- 一種管程流體流過管束平行流 - 指兩股流束沿著相同的方向流側流；也稱為并流輻射熱傳遞- 熱量在熱源和接收者之間再沸器 - 用于加熱曾經沸騰的液體直到顯熱- 通過溫度的改變能夠測量或感覺管殼式換熱器- 一種有一個圓筒殼環繞殼側- 指管殼式換熱器繞管外側的流道熱虹吸再沸器- 當靜態的液體被加熱到板 - 管殼式換熱器管端通過滾脹、焊 平板。管側- 指通過管殼式換熱器管內的流道湍流- 流體在漩渦中隨機運動或混合。， 支撐管束，防止震動，控制流速和流向，引 導多管程換熱器管側流體流動的裝置。管 殼式換熱器。空 介質的熱傳遞的方式。遞 方式。也 稱為反流。流 動。P， 或德爾塔p。T， 或德爾塔t

3、。剛 性固定的管殼式換熱器的術語。殼 體固定，并且設計成當溫度升高時可在面 形成的，導致熱傳遞效率降低和堵塞。換 熱器，用于蒸餾系統中，為分離輕重組在 平行的軌道上流動。（ 熱源）超過一次的管殼式換熱器 動 ，例如，管殼式換熱器中的管側流和殼通 過電磁波傳輸。液 體再次沸騰的換熱器。到 的熱量。著 管束的換熱器。 參見管側。沸 點時會產生自然循環的換熱器型式。管接 、或者兩者并用的方法連接固定在其上的參見殼側。換熱 器 的 類 型熱量傳遞在工業過程中有非常重要作用。換熱器廣泛用于過程之間的熱量傳 遞，它能夠使熱流體的熱通過熱傳導或對流的方式傳遞給冷流體。換熱器為此過程提供加熱或冷卻。各種各樣的

4、的換熱器被用于化工過程工業中。在盤管式換熱器中，蛇管浸沒在水里或向其噴水來進行傳熱，這種操作方式 傳熱系數較低且需要較大空間，因此它最適用于用較低的熱負荷來冷凝蒸汽。套管式換熱器是采用一個管子包含在另一個管子里面的設計，管子可以是光 管或外部翅片管。套管換熱器通常采用串聯使用，殼側操作壓力高至500磅/平方英寸（表壓），而管側5,000磅/平方英寸（表壓）。管殼式換熱器有一個圓筒形殼體包在管束外面。流過換熱器的流體被稱為管 側流體或殼側流體。換熱器內有一系列折流板支撐著管束，用于引導流體流動，增大流速，減少管子震動，保護管子，并產生壓力降。管殼式換熱器可以分類為單程固定管板式、多程固定管板式、

5、多程浮頭式和U型管式。固定管板式換熱器（圖7.1）的管板與殼體固定。固定管板式換熱器適 用于最大溫差為200° F （93.33 C）的操作。由于熱膨脹的存在固定管板式換熱器不能超過這個溫差 值。它最適合用于冷凝或加熱操作。浮頭式換熱器是為 200。F （93.33 0 C）以 上的高溫差設計的。操作過程中，一塊管板固定而另一塊管板在殼體內“浮 動”，浮動端未與殼體固定且可以自由膨脹。再沸器是用于加熱曾經沸騰的液體直到液體再次沸騰的換熱器。工業上常用的類型有釜式和熱虹吸式。板式換熱器主要由若干個金屬板片構成，交替排列的金屬板片是為冷熱交 換設計的。兩相鄰板片的邊緣處有墊片，壓緊后可達

6、到密封的目的。板式換 熱器有冷熱流體的進口和出口。板片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管 和匯集管，使冷熱流體逆向經過相鄰板間的波紋流道空間，該裝置最適用于 粘性和腐蝕性介質，其傳熱效率很高。板式換熱器結構緊湊且便于清洗，操 作溫度限制在350到500° F （176.66 ° Cg U 260° C）,其目的是為了保護內部 墊片，由于設計要求板式換熱器不適合于沸騰和冷凝。工業過程中的大多數 液液兩相流體的交換都使用該設計。風冷換熱器在操作過程中不需要殼體，工藝管連接在一個進水口和一個可 回程的匯流箱中，管子上可能存在翅片管或光管，翅片的作用是推動或拉動 外界的空

7、氣越過暴露的管子，風冷換熱器主要應用于高傳熱的冷凝操作。 螺 旋板式換熱器的特點是結構緊湊，該設計使流體在媒介中形成高湍流。同 其 他換熱器一樣，螺旋板式換熱器有冷熱流體的進口和出口，在內表面實現 熱 的交換，螺旋板式換熱器還有兩個內部腔。管式換熱器的制造商協會通過多種設計的規范標準將換熱器進行分類，其 中包括美國機械工程師協會（ASME）的結構代碼，公差和機械設計：B類，專為通用操作（經濟和緊湊設計）C類，專為適度的服務和通用操作（經濟和緊湊設計）F類，專為惡劣的條件下（安全耐久性）傳 熱 和流體流 動傳 熱 的 方 式 有 熱 傳 導 ， 熱 對 流 ， 熱 輻 射 （ 圖 7.2） ，

8、在 石 油 化 學 產 品 中 ， 煉油廠和實驗室的環境中，這些方法需要被充分的理解，在所有的換熱器中 都能發現熱傳導和熱對流過程的結合。傳熱的最佳條件是產品受熱或冷卻有 較大的溫差（溫差越大，傳熱效果越好），高能量或高的冷卻劑流率，較大 的換熱面積。固體生耳痛圖7.2傳熱傳導熱傳導的熱量是通過固體傳遞的，例如管子，封頭，擋板，管板，翅片和 殼體。這個過程發生在當分子固體矩陣從熱源吸收熱量，由于分子在一個固 體矩陣并且不能移動，它們開始振動，這時能量就從熱的一側轉移到冷的一 側。熱對流對流是液體中較熱部分和較冷部分之間通過循環流動使溫度趨于均勻的過 程，在液體中分子的運動形成電流，然后再重新分

9、配能量，這個過程將持續 進行直到能量分布均勻為止，在一個換熱器中，這個過程發生在流體介質彼 此接觸進行能量交換時。擋板的排列方式和流體的流向將要決定這個對流會 發生在換熱器的各個部分。熱輻射熱輻射最好的例子是太陽使地球變得溫暖，太陽的熱量是通過電磁波傳遞 的。熱輻射是一個視線的過程，因此發射源和接收源的位置是非常重要的， 在熱交換器中沒有輻射傳熱過程。層流和湍流流體流動的兩個主要分類是層流和湍流（圖7.3）。層式或流線型流動流體 在管內流動時，其質點沿著與管軸平行的方向作平滑直線運動。此類流動 的流 量很小，有很小的擾動（旋轉和渦流）。湍流通常有很大的流速。當流速增加 時，層流模式將要改變成擾

10、動模式，湍流是隨機的運動或流體的混合 一旦湍流流動開始，分子的運動速度就要加快直到流體統一擾動為止。湍流 流動允許液體分子混合使其比層流流動更容易吸收熱量。層流流動促進了靜 電膜的發展，靜電膜是一個絕緣體。湍流流動減少了靜電膜的厚度，提高了 傳熱率。平行流和串流換熱器可以通過不同的方式連接，最常見的串聯和并聯（圖7. 4）,串流中 （圖7.4）,在一個多通道的換熱器中通過管側流動排入到第二個換熱器中，根 據換熱器是如何運行的這種排放路線可以被轉向到殼程或管程中。導向原則 是經過一個換熱器的流動在它到第二個換熱器之前。在并聯流動中工藝工程 是在同一時間經過多個換熱器。券止流體成的震動圖7. 3層

11、流和湍流圖7. 4并聯和串聯流圖7.5換熱器的串行流換熱器的有效性換熱器的設計通常要考慮它是如何有效的傳遞能量，污垢是一個難題，它 可 能使一個換熱器停止傳遞熱量，在持續的運作期間，換熱器不能保持清潔。污 垢，水銹，和過程中的沉積物的結合使換熱器內部的傳熱受到限制。這些 沉積 物在殼體壁面存在，抵抗了流體流動，減慢或停止熱量的傳導。一個換 熱器的 污垢阻力取決于被處理液體的類型，在系統中的數量和懸浮物的類型，對換熱 器的熱分解，和液流的流速和溫度。增加流速或降低溫度可以使污垢 減少，通 過檢查管程內外的壓力，殼程內外壓力可以識別污垢。這些數據常被用來計算 壓差或計算管段阻力損失，進口，出口的壓

12、差是不同的，作為管 段阻力損失或 腐蝕和侵蝕是在熱交換中存在的另一個問題，化學制品，熱量，流體流動和時 間會磨損換熱器的內部結構。化學抑制劑被添加來防止腐蝕和 結垢。這些抑制 劑用來減輕腐蝕，藻類生長和礦物質的沉積。套管換熱器套管換熱器是一個簡單的傳熱裝置設計，套管換熱器的管內部還有一根管 子（圖7.6）。外部管道作為殼程，內管作為管程，冷熱流體能在同一個方向 流動（并聯流動），或相反方向流動（逆流或對流）。流動方向通常是相反的，因為這樣傳熱效率高，此效率是由于擾動，相碰 撞的顆粒，相反的氣流引起的。即使兩個液體流從未彼此直接接觸，這兩個 熱能量流（冷和熱）沒有相互遇到。在每個管道內氣流的對流

13、混合散發熱量。圖7. 6套管換熱器在一個平行流式換熱器中，單相流的出口溫度接近另一單相流的出口溫度， 在一個兩相逆流換熱器中，一種單相流的出口溫度接近于另一單相流的進口溫 度，因為降低的溫差小在平行流式換熱器中只能進行少量的能量傳遞，靜 電膜 對管道內熱量交換產生限制，就如隔熱屏障。接近管子的液體是熱的，遠離管子的液體是冷的，任何類型的湍流效應將 會打破靜態膜和傳遞能量渦流室周圍的一切，平行流不能產生湍流的漩渦。套管換熱器的系統局限性是其可以處理流率，最有代表性的是套管換熱器 的流率是很小的，低流率有利于層流流動。夾套式換熱器夾套式換熱器通常被使用于化工行業（圖7.7）,夾套式換熱器有兩種基本

14、 模式：套管和多管設計，夾套式換熱器的規定殼程壓力是500磅/平方英寸 （表壓），管程壓力是5000磅/平方英寸（表壓）。此類換熱器得名于其不同 尋常的發夾式形狀，套管設計是管內部還有一根管子，翅片添加在管子外部 可以增加熱傳遞。這個發夾類似于管殼式換熱器，拉伸和彎曲成一個發夾。這個發夾設計有 幾個優點和缺點：它最大的優點是由于U型管的形狀使其熱膨脹系數很高， 它的翅片設計同時有要求流體有一個較低的傳熱系數，管側有很高的壓力。 此外它很容易安裝和清洗，其模塊化的設計很容易增加節段；或更換部件物 美價廉，供應充足。具缺點是并不像管殼式換熱器成本效益低并且它需要特 殊的墊圈。亮熊餐片人口i.出法蘭

15、接管量母甚推彩制芯殼末*件IE錐形國芯攜唱漫葭凄頭圖7.7夾套式換熱器管殼式換熱器管殼式換熱器是在工業中最常見的一種換熱器。管殼式換熱器適用于高流量，連續操作的場合，根據流程和需要的傳熱量管子的排列方式可以發生改變，當管側流或封頭內流體進入到換熱器中時兩流體彼此平行流動。管程內有一種流 體,殼程內有另一種流體流動。熱量通過管壁傳遞給冷流體，熱傳遞的發生 首 先是熱 傳導，其次是熱對流。圖 7.8顯示的是一個單程固定封頭式換熱器。流體流進和流出的交換器是針對特定于的液體蒸汽。在系統中液體從底部裝置流動到頂部以減少或消除受到限制的蒸汽。氣體從頂部流動到底部消除被堵塞或積累的液體，此標準既適用于管程

16、流動又適合于殼程流動。板框式換熱器板框式換熱器是高傳熱、高壓降裝置。它由一系列用壓縮螺栓固定的兩端板 間的墊圈（圖7.20和7.21）。平板之間的通道是為壓降 和湍流流動設計的，以 為了完成高的傳熱效率。板式換熱器的開口通常位于桿端蓋處。當熱流體進入熱通道時將會通過排出口被送進交替的板之間。然后到上面的板子處。當冷 流 體進入桿端蓋處逆流的冷空氣通道時。冷流體往上流動到平板上，熱流體通 過 平板向下流動到。這個薄板將冷熱流體進行分離，防止泄露。流體流過板子后 進入集管。平板被設計成有一系列交錯的格子。熱量通過熱傳導在平板表面進行傳熱，通過對流進入液體。整個管板流淌冷熱流體和像個分隔管冷熱流體在

17、板子的兩個相對方向上平行流動。熱流體在頂部流經換熱器的墊 圈。這個安排要考慮壓降和湍流流動當流體流經板子進入匯集箱時。冷流體的冷流體進入板式換熱器的底部墊圈，與熱流體形成對流。采集頭位于換熱器的上部。板框式換熱器有以下幾個優點和缺點。他們很容易拆卸、清理、分散熱量以至于沒有熱點。板子很容易增加和移動。其他的優點是流體阻力小、污垢小 熱效率高。止匕外，如果墊圈泄露，當泄漏到外面時，很容易更換墊圈。期雙困E埠蟀桂圖7.20板框式換熱器端板（圖定）圖7.21板框式裝配板子也可以防止產品的交叉污染。板框式換熱器可以產生與管殼式是換熱器相比比較小的大的湍動，大的壓降。板框式換熱器的缺點是它對高溫和高壓的

18、限制。墊圈很容易損壞和處理的液體不能兼容。螺旋式換熱器的設計以緊湊同心為特點，能形成高湍流流體（圖7.22）。這 種換熱器有兩個基本類型：（1）兩側螺旋流、（2）橫向螺旋流。第一種類型的螺旋板換熱器適用于液液流體進行換熱，冷凝器，氣體冷卻臺匕目匕器裝置。流進換熱器的流體是專為逆流操作設計的。水平軸安裝使懸浮固體 夠進行自動清理。前視圖惻視圖熱 冷圖7.22螺旋式換熱器第二種類型的螺旋板換熱器適用于冷凝器，氣體冷卻器、加熱器和再沸器裝 置。垂直安裝為高速液體和蒸汽結合和在蒸汽混合側產生低壓降創造了極好的條件。第二種類型的螺旋板換熱器適用于高流量率能抵消低流量率的液液系統 風冷換熱器翅片熱風機和風冷換熱器傳熱的的方式不同。風冷換熱器提供了一個矩陣結 構的平板或翅片管與進口或回流管連接。當空氣作為外部的傳熱介質時要遠離管子。翅片的這樣多種形式安排是為了